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一、前言

需求：
项目要求识别CAD图纸（图纸内容与现实事物比例是1:1）中的内容，并提取出一些关键信息。

这里的CAD图纸是指CAD文件，包含多种格式，dwg/dxf/dwf/stl/pdf等等。
识别其中内容，主要指文件中的图元信息（也叫实体Entity），指线段、圆弧、矩形等图形元素。
得到图元基础信息（比如长度、坐标、粗细）后，进一步做处理（如得到交点、得到线段间间隔、圆弧与线段切点等）。

分析：
听起来有点难，因为作为软件工程师，对CAD相关事物并不了解，它是未知的；但同时也挺有意思，因为它确实是一个活的需求，并且有一定可行性。

1. 图像识别
   拿到需求后，我第一反应是用图像识别（视觉）的相关技术去做，对特征图形生成模型，做匹配。
   但是，

   • 由于图的实际尺寸很大，比例是1:1，如果生成大图，用图像处理那套去做，估计消耗计算资源会相当大。
   • 如果做一定比例缩小，生成缩小图，可能会因为缩的太小（缩太小有些图元可能就不好识别），没法用模板匹配了。

   而且如何将各种格式的文件转成图片也是一个问题（总不能要求别人都用CAD打开另存为吧）。
   总之，图像识别的方法有一定可行性，但也存在许多不确定性。

2. 文件内容识别
   换个角度想，CAD图纸其实是某种格式的文件，用AutoCAD可以打开它们，并将内容呈现出来。
   文件肯定是按一定的文件结构存放内容的。我要是能知晓CAD存放结构，按结构解析其内容就能得到其中的图元信息。
   于是，第二种方式，就是找CAD文件解析库或者得到CAD的文件结构自己动手解析。
   这种方法在CAD文件内容提取阶段的优势很明显：

   • 解析出来的内容是原始数据，不存在精度问题；
   • 解析也不需要消耗大量资源，只是按一定格式/协议读取并解析文件。

对比&总结：
两种方式对比下来，
图像识别/处理的方法在前期不太好实施。
但在后期内容处理阶段，不考虑效率的情况下，图像识别是有优势的，它可以借助图像处理算子，如通过模板匹配直接得到目标。
而解析CAD文件结构得到的信息，需要通过数学运算+逻辑判断来做处理。虽可控度较高，但是逻辑处理多，容易出错。

综合来讲，个人还是倾向于解析文件结构的方式。因为它整体比较可控。

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二、调研过程

明确了大方向后，下一步就是看看网上有没有类似案例。
看了一圈下来，发现相关的CAD解析案例挺多的。
解析的格式集中在dxf和dwg这两种，其中dxf尤其多。

现在，有必要对CAD的主流格式以及相关知识进行了解。

2.1 CAD相关

之前只知道CAD是画图的，
其实CAD是计算机辅助设计(CAD-Computer Aided Design)的缩写。

而说到CAD软件，首先提到的必定是其鼻祖——AutoCAD。

AutoCAD是国际上著名的二维和三维CAD设计软件，是美国 Autodesk（欧特克） 公司首次于1982年生产的自动计算机辅助设计软件，用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计。

AutoCAD这个软件并不是免费的，但是网上有大量破解版。

题外话，
经常会听到一些公司，收到了Autodesk的告知/律师函，就是公司有人用了盗版/破解版的AutoCAD被Autodesk发现了，Autodesk给你公司发函要求更换正版。然后公司it会找到设计人员、技术人员，让他们删软件。通常软件删了就没事了，如果一直不删，也不买正版，闹到最后可能会有巨额罚款。当然这也跟你公司规模有关，小公司或个人，Autodesk是懒得给你发函和打官司的。
据说Autodesk靠着告人打官司，每年也能盈利不少钱。（主要这软件太流行了，用的人确实多；国内版权意识相对较弱，于是到处都用破解版）

看得出来，Autodesk是非常注重版权的。

2.2 DWG

dwg是AutoCAD和基于AutoCAD的软件保存设计数据所用的一种专有文件格式，始于1970年代的一套Interact CAD软件。

Autodesk于1982年取得版权开始使用这种文件格式。Autodesk公司拥有、开发并且更新DWG文件格式，通常每隔几年DWG就会随着该公司在AutoCAD中添加新的特性从而进行更新。

换言之，dwg是Autodesk专用的格式。

所以很长一段时间里，dwg是Autodesk特有的，不允许别人使用。
后来，一个漂亮国组织ODA（Open Design Alliance，开放设计联盟），破解了dwg格式。于是Autodesk和该组织打起了官司…

所以早期用AutoCAD打开非Autodesk生成的DWG时，会弹出 “非AutodeskDWG。此DWG文件由非Autodesk开发或许可的软件应用程序保存。将此文件与AutoCAD软件一起使用可能导致稳定性问题。”

不过后来也不知道啥原因，Autodesk也似乎默许了ODA的存在，也不强行弹窗了。

就结果来看，ODA确实一定程度上打破了Autodesk的垄断，现在大大小小的公司，都与该组织合作，开发自己的CAD软件。

国内比较有名的中望CAD、浩辰等，都是与该组织合作的，从ODA官网也可以看到。

2.3 DXF

DXF是Drawing eXchange Format（图纸交换格式）的缩写，是一种开放标准的CAD文件格式，里面包含了2D或3D CAD图形，以及相关的元数据和属性。

DWG是专有格式，只能被Autodesk公司的软件读取和编辑。而DXF是开放标准格式，可以被任何支持该格式的CAD软件读取和编辑。

2.4 小结

了解了上面几点之后，也不难理解，为什么网上的案例都是针对dwg和dxf的，且以dxf居多。

因为很长时间内，CAD是被Autodesk垄断的，而dwg是Autodesk的专有格式，所以dwg在市面上居多。但dwg又是有版权的，不是你想读就能读的，所以dxf这种开放标准的格式更流行（指在网上）。

那本文主要介绍如何读取并解析这两种格式的文件。

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三、解析CAD的库

找解析CAD的库时，有两种思路，一种是找开源的，另一种是找PoJie的。

本文主要介绍（免费的）开源 工具库。
网上可以搜到很多解析库，Nuget包管理器中通过dwg、cad等关键字也可以看到许多库。
它们大多是商业库（有自己的协议许可），如Aspose.CAD、CAD.NET、Atalasoft、BricsCAD等。
也有一些开源的，如ACadSharp（MIT）、netDxf（MIT）等。

商业库用法简单，但是你得买它们许可证，或者申请试用版（通常有期限，并且功能限制，总之体验一般）。

许可证价格一般一年要几千刀，规模小会便宜些，但折算RMB也是破万的。总之如果你想在程序中使用它，并不便宜。

上面提到了两个开源库，一个是ACadSharp，另一个是netDxf。
其中ACadSharp这个库还处在alpha版本，虽然已经支持了多个版本的dxf和dwg，但作者仍在完善中（部分功能在重构）。如果你打算用到项目中，现阶段可能还不是很理想。

3.1 netDxf

netDxf相对来说比较成熟，且一直在更新，但它是专用于dxf格式的。

3.2 Teigha

此外，还有上面提到的ODA组织，它为多平台提供了支持，.NET下的叫 Teigha for .NET。

虽然它破解了dwg格式造福大众，但这并不意味着它真的不需要一分钱，正如它自己所说，

它将自己定性为一个非营利性的技术组织，它们开发软件只为了会员的利益。
你要用它们的软件，那得成为会员，而加入会员就需要交会费。
很合理吧。
这个价格看起来并不便宜，首年6000刀，往后每年3600刀。
你可能会想，AutoCAD也就多少钱一年，你这怎么这么贵？
但两者不一样，AutoCAD是给你软件使用权，ODA是给你核心技术。
前者是买来用，后者是交钱拿技术自己开发/当然也能用。

题外话，
Autodesk不是ODA会员，而几乎所有的Autodesk竞争对手都是ODA会员。
Autodesk对ODA可谓恨之入骨，其CEO Carl Bass甚至还将ODA比喻为“敌人的军火提供商”。
虽说ODA是Autodesk的死对头，但实际上ODA对AutoCAD的成功做出了非常重要的贡献，因为它使非Autodesk客户仍然可以继续使用DWG文件作为其主要的数据交互格式，实现与AutoCAD的数据交互。目前就全球的使用比例来看，二维CAD的普及率依然远高于三维CAD，而且这种局面在未来几年仍将持续。

3.2.1 官网获取

说了这么多，怎么获取呢ODA的Teigha库呢，难道真的要成为ODA会员吗？
也不是，ODA是有提供免费试用版，

填个表，60天试用，并且有免费的技术支持。

3.2.2 网上获取

当然若你不想注册，百度一下也可以找到许多Teigha的库。
具体版本和使用可以参考这篇博客，

这篇博客

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四、图形计算

通过上面几步，应该可以从CAD文件中读出图元了。
下一步对图元做数学运算，算出交点、距离等信息。
Teigha本身包含图形计算的功能，
此外，这里再推荐一个库——NetTopologySuite，它是专门用来处理二维线性几何的。